光固化聚氨酯丙烯酸酯膠粘劑的制備

摘 要：文章主要介紹了聚氨酯丙烯酸酯樹脂的制備，通過使用二異氰酸酯以及聚醚多元醇、丙烯酸羥丙酯等原料為基礎通過添加一些外加劑制備光固化膠粘劑，例如增塑劑、活性稀釋劑以及增粘劑和光引發劑等。以此生產出防彈玻璃以及夾層安全玻璃等新型材料。文章主要對膠粘劑制備過程中丙烯酸羥丙酯以及活性外加稀釋劑-NCO/-OH量比對于最終的制備結果的影響。通過資質玻璃模具以及光固化工藝等繼續寧固化膠膜的制備，并他那個過光學性能以及力學性能試驗進行測試，結果表明想要膠粘劑綜合性能最佳需要使用HPA在10%至15%，活性稀釋劑的用量則保證在50%至60%，同時使用5%至10%的增粘劑，保證-NCO/-OH量比為0.95：1，并在此基礎上使用15%至20%的增塑劑。

關鍵詞：光固化膠粘劑；夾層玻璃；聚氨酯丙烯酸酯樹脂；防彈玻璃

1 概述

從耐擦傷性以及柔韌性和抗撕裂度方面分析，光固化膠粘劑具有良好的性能，這是由于其材料中的聚氨酯丙烯酸酯樹脂中所含有的氨基甲酸酯鍵以及丙烯酸官能團所致。正式由于該類性能的存在，經過光固化的材料不但具有聚丙烯酸酯所具有的耐候性以及光學性能，還具有超高的低溫性能，因而在未來該種材料具有廣闊的發展空間。另外由于該種膠粘劑固話速度相對較快，且污染低、能耗低，因而在諸多生產行業中發揮了巨大的作用。從上世紀六十年代后，該種光固化膠粘劑便唄應用與各類透明材質的材料的粘結。而通過光固化后的聚氨酯丙烯酸酯酯進行粘結的防彈玻璃以及夾層玻璃等可以用于居室裝潢以及汽車擋風玻璃、運鈔車防彈玻璃和銀行、珠寶店柜臺等需要安全、防彈要求的場所。文章針對聚氨酯丙烯酸的制備以及膠粘劑的性能影響因素進行了討論。

2 試驗

2.1 原料分析

聚醚多元醇（Mn=2000）：工業，天津石化三廠；甲苯二異氰酸酯（TDI），80/20，進口；丙烯酸羥丙酯，工業，東方化工廠；Sn催化劑，CP，天津化學試劑一廠；混合活性稀釋劑：自制：安息香乙醚，CP，天津試劑研究所；增粘劑，自制；鄰苯二甲酸二丁酯，工業，齊魯石化。

2.2 試驗步驟討論

2.2.1制備聚氨酯丙烯酸酯預聚物。在裝有溫度計、攪拌器和加料管的三口燒瓶中先加入聚醚多元醇，在120℃下減壓脫水2h，降溫歪50℃，邊攪拌邊加入計量的甲苯二異氰酸酯.以有機錫作催化劑，控制反應溫度在80～90℃之間，反立一定時間后，取樣測定游離異氰酸根（-CO）含量，當達到設計要求時，將反應溫度降至60以，將溫度控制在60℃至70℃之間，同時加入適量的丙烯酸羥丙酯，繼續進行反應，直到反映完全后，進行降溫，并取出反應產物。

2.2.2 制備光固化聚氨酯丙烯酸酯膠粘劑。將上一步驟中制備的預聚體作為該步驟的樣品，想其中加入適量的光引發劑以及增粘劑和增塑劑，并配合少量的混合活性稀釋劑以及阻聚劑、防老劑和偶聯劑等，并將所有的材料進行均勻攪拌，帶充分混合后即可。

3 結果與討論

3.1 丙烯酸羥丙酯的影響

通過兩個步驟可以對聚氨酯丙烯酸酯進行預聚體的合成。首先，使用二異氰酸酯同多元醇進行反映，從而得到聚氨酯預聚體，保證其兩端被異氰酸酯基予以封閉；其次，使用羥基丙烯酸酯同意境制備出的預聚體進行反應，從而生成丙烯酸酯封閉兩端的聚氨酯丙烯酸酯的預聚體。丙烯酸羥丙酯不僅起到封閉活潑的-NcO基的作用，而且在聚氯酯丙烯酸酯樹脂大分子鏈兩端引人了不飽和雙鍵，在引發劑的作用下可引發聚合反應，使膠粘劑交聯固化丙烯酸酯與酯的加入量對膠粘劑的拉伸強度和伸長率有較大的影響。用量為10%時.膠的綜合性能好一這是因為丙烯酸羥丙酯用量過少.膠粘劑固化時多呈線性聚合，交聯點少，拉伸強度較低，同時由于交聯點之間的距離增加，聚醚鏈段中柔軟的-CHOCH：-的鏈節數增加，使伸長率提高；若用量過多，膠粘劑固化時多呈體型聚合。

3.2 體系中-NCO/-OH量比的影響

由于活潑的-NcO基容易與空氣中的水分子起反應.因此，在合成聚氨酯丙烯酸酯預聚體的過程中要盡量使-NcO基耗盡，如果-NcO基過量或反應不徹底，即預聚體中含有未被封閉的-NcO基團，配制成膠粘劑后，活潑的-NCO基將和稀釋劑、增粘劑、增塑劑等組分中及空氣中的水分子發生反應，粘度會逐漸增高甚至凝膠。配方中控制-NcO和-OH的量比095：1為宜。

3.3 活性稀釋劑的影響

對于膠粘劑而言，活性稀釋劑會對固化膠膜產生巨大的影響，因此要嚴格控制活性稀釋劑的使用量。如果同預聚體反映后活性現場很大，那么在使用稀釋劑的過程中需要注意，活性稀釋劑的使用量以及使用種類。并且可以看出稀釋劑更加偏向同光引發劑發生發硬或者產生均聚反應，而沒有同預聚體交聯，這時候稀釋劑在反應中起到的作用累死增塑劑。在活性上，自制稀釋劑同預聚體活性相當，并且溶解型號，具有較低粘度，能夠極其方便的進行交聯密度的控制。另外還需要進行不同比例的光固化膠粘劑的試驗，從而驗證活性稀釋劑對于固化后的材料的性能影響。將稀釋劑的用量進行增大，則可以看出拉伸強度不斷的增加，但是稀釋劑用量對于固化膜的拉伸率影響則不斷減小。為了保證兩種性能可以兼顧，則將稀釋劑的用量控制在55%左右最為適宜。

3.4 可變因素的影響

首先對試驗中的活性稀釋劑以及聚氨酯丙烯酸用量進行確定，即保持不變，在進行探索的過程中，分別對光引發劑以及在增塑劑和增粘劑等外加劑的用量進行改變，以此考察各類添加劑對于膠粘劑的粘結強度的影響。

3.4.1 光引發劑的影響。在光固化膠粘劑的原料中，光引發劑是最重要的材料之一，經過紫外線照射后，光引發劑會不斷吸收能量。從而分裂為兩個自由基，通過這項反映聚氨酯丙烯酸酯同光引發劑發生連鎖反應，聚合。從而是的膠粘劑固化。如果光引發劑用量過少，那么其聚合速度便會降低，并且不會發生充分的聚合。從而對強度造成影響，但是如果用量過多那么就是一種浪費，因而其用量必須保持在0.17%至0.5之間，從而將光固化膠粘劑的固化時間控制在25min左右。

3.4.2 增塑劑的影響。增塑劑的主要成分為鄰苯二甲酸二辛酯或者鄰苯二甲酸二丁酯，通過使用增塑劑可以將大分子之間的作用力予以降低，從而保證聚合物成膜溫度最大化的被降低，同事降低材料的黏性。通過試驗可以看出，加大增塑劑用量，則膠粘劑的最大拉伸強度便會隨之減小，伸長率會隨著增塑劑的使用而提高。所以在使用增塑劑的時候需要綜合考慮所有的性能影響，因而需要控制其用量范圍在15%至20%之間。

3.4.3 增粘劑的影響。為了保證玻璃同膠層之間具有較大的粘附力，因而進行胭脂和成了一種含有極性基團的膠粘劑。通過使用增粘劑，是的膠粘劑中的極性基團能夠同玻璃表面中的SI-OH鍵形成牢固的粘結。同事可以提高膠層的粘接性。并且通過實際的證明，增粘劑的用量在5%至10%最為適宜。

4 結束語

通過上述分析可以看出，無論在實驗室中還是工業生產中，在防彈玻璃以及夾層安全玻璃的制造中，若原料為聚氨酯丙烯酸酯，則其材料配比中，將活性稀釋劑控制在55%，將丙烯酸酯使用范圍控制在10%至15%，并確保增粘劑使用量范圍為5%至10%。在制備中增塑劑使用量為15%至20%。只有保證原料用量范圍在上述范圍中，才能是的聚氨酯丙烯酸膠粘劑的使用性能最佳。最近幾年，這種光固化膠粘劑在我國防彈玻璃制造業以及夾層安全玻璃的制造中較為廣泛，并且顯示出了穩定的質量以及良好的性能，收到了廣泛的好評。另外，當前存在的問題為，很多形體復雜以及不透光的位置無法使用該類材料。

參考文獻

[1]嚴勇軍，丁馬太，駱惠雄.功能材料[Z]，1996，27（2）.

[2]李紹雄，朱呂民.聚氨酯樹脂[M].江蘇斟學技術出版社，2003，3.